【飛機製造那些事】1.5「限量版」惹的禍

1.5「限量版」惹的禍

——小批量多構型的麻煩

大白老師：本次課繼續有請艾倫院士給大家講解飛機生產批量的問題。

艾倫院士：大家好！很高興再次見面！

飛機是典型小批量生產的產品，批量小到多少呢？我們看一下數據：

據統計，今日全球飛機總數量大約是45萬架，這個數字看似很多，但遠不及二戰飛機總產量的約78.7萬架，這個數字僅相當於70多年前二戰飛機總產量的57%。僅美國一家就在二戰期間產生了30萬架飛機。

二戰中產量排在前十的飛機是：

第10名：霍克「颶風」——14583架。英國傳奇飛機設計師西德尼·卡姆在1935年開始研製「颶風」。該機於1937年投入服役，生產周期接近八年，於1944年停產，是二戰中產壽命較長的機型。

第9名：榮克斯Ju 88——15183架。雖然榮克斯88在1936年以快速轟炸機(Schnellbomber)的面目首次出現，但隨著希特勒版圖的不斷擴張，該機成為了德國空軍的萬能轟炸機。

第8名：P-51「野馬」——15586架。鑒於「野馬」在二戰中獲得的聲望和榮譽，很難相信該機的產量只位列第八。部分原因是P-51直到1941年才投產，1942年初進入英國皇家空軍服役，一年後才被美國陸航看中。所以P-51的生產周期在產量前十的飛機中是較短的，但也從另一個側面反映出美國航空工業的巨大產能。

第7名：P-47「雷電」——15660架。

第6名：雅克-9——16769架(包括戰後生產的800架)。談到二戰期間蘇聯飛機產量時，因為蘇聯人必須把飛機工廠遷移到偏遠地區才能避免被德軍轟炸。在惡劣的生產環境中，蘇聯仍製造出了數量驚人的飛機，而雅克夫列夫系列戰鬥機就是其中之一，單雅克-9的產量就能排到第6名。

第5名：B-24「解放者」轟炸機——18482架。包括福特在內的一些汽車製造商參與了「解放者」的製造，在福特B-24生產線開動後，美國每63分鐘就能生產一架B-24。福特威洛倫工廠生產的8000架B-24就這樣無休止地流向了戰場。

第4名：福克沃爾夫Fw 190——20050架。Fw 190是第二代德國戰鬥機，雖然研製時間僅落後於Bf 109 4年(一個是1935年，一個是1939年，但Fw 190卻能採用更多的新技術。航空技術在20世紀30年代爆發發展，使Fw 190在性能和人機工程上都大幅超越了Bf 109。Fw 190的生產也從技術進步中獲益，在庫爾特·譚克的天才設計下，這種複雜戰鬥機的零件數量遠低老式戰鬥機。例如該機的副翼不是由翼梁、翼肋、後緣和許多小零件組成，而是用2-3片衝壓鋁板沿邊緣對摺製成的。許多零件僅需少量專用設備就能在車庫中製造，能夠快速實現分散生產。

第三名：「噴火」/「海火」——20351架(戰時)。「噴火」是英國經典戰鬥機，是戰鬥機美學和性能的標杆。但「噴火」不是一種容易製造的戰鬥機，十分耗費工時。該機的產量從另一方面證明了英國人的堅韌，能在艱難的二戰條件下製造如此之多的「噴火」。

第二名：梅塞施密特Bf 109——34852架(包含少量戰後製造的)。該機首飛於1935年中期，僅比「噴火」早了一年。和「噴火」一樣，Bf 109的改型也多達了數十種。雖然Bf109使用較早的鈑金技術製造，但與其死敵「噴火」相比，該機非常容易製造。由於容易製造，德國人在二戰中生產了3萬多架Bf 109。

第一名：伊爾-2斯圖莫維克——36183架。對於一種1939年底首飛，1941年才服役的飛機，產量如此之大對任何國家來說都是個奇蹟。目前產量唯一超過伊爾-2的飛機是塞斯納172(44000架)，但後者的生產持續了61年。蘇聯工廠在二戰的4年時間裡平均每月生產750架伊爾-2，每小時生產一架飛機，每天24小時，每周七天，從不停歇。

（以上數據和介紹來源：http://www.sohu.com/a/196773878_773175《有趣的數字：盤點二戰產量前十名的飛機，數量龐大超想像》）

再看一下國內的飛機產量（此數據應該是軍機的產量，不包含商用飛機的產量）：

2017年內，中國空軍一共接收的各式飛機在200架新機以上，除了進口的10架蘇35戰機外，完全為國內生產的，包括：15架左右的殲20戰機，約40架殲16與近於同等數量的殲10戰機，以及數量不明的轟6K轟炸機，殲轟7交付數量不明，那一年內，交付的作戰飛機數量不低於120架。其他飛機方面，教練9與教練10都處於生產中，合計交付數量可能在40架左右，至於運輸機方面，運9與運20生產已全面開動，下線總數量至少30架。

蘇35是唯一進口戰機蘇35是唯一進口戰機。這樣算下來，2017年我們生產的戰機總數約為120架，實際應超過美國的約110架，但是我要說，中國是世界第一，那麼保證會有人會說：吹牛，反覆論證中國不及美國，所以我認為還是客氣一點，中國在戰機生產數量至少排世界第二吧！

（以上數據和介紹來源：http://mil.news.sina.com.cn/jssd/2018-01-08/doc-ifyqincv3905141.shtml）

最後看一下商用飛機巨頭波音公司的產量：

根據波音公司官網公開的數據顯示，2018年波音公司的交付定單數量為44架，淨餘新訂單11架，未來積壓定單多達5831架。2月15日，波音公司CEO Dennis Muilenburg在接受CNBC採訪時表示，到2020年，波音每年的飛機產量將超過900架。這就意味著：每架飛機的平均製造時間為9.8小時。（以上數據和介紹來源：http://baijiahao.baidu.com/s?id=1593442440806502488&wfr=spider&for=pc）

當地時間2018年3月13日，波音公司在美國華盛頓州倫頓一架737 MAX客機前慶祝，這是自1967年來生產的第10000架波音737客機，同時，這也讓波音737客機成為世界上第一種生產數量達到10000架的噴氣式客機，打破了世界紀錄。波音737系列飛機是美國波音公司生產的一種中短程雙發噴氣式客機。波音737自研發以來五十年銷路長久不衰。

（以上數據和介紹來源：

http://baijiahao.baidu.com/s?id=1595598907488161222&wfr=spider&for=pc）

通過以上數據我們可以發現：目前同一型號飛機的產量，最多也就4萬架，商用客機剛達到1萬架，飛機廠年產量目前不到100架，目前大型客機最快也要3~4天組裝一架飛機。

感覺還挺多是不是？

再看看汽車的數據：

5月11日，中汽協發布4月中國汽車產銷量數據。2018年4月，汽車產銷環比有所下降，同比呈較快增長。4月，中國的汽車產銷分別完成239.7萬輛和231.9萬輛。（數據來源：https://www.marklines.com/cn/statistics/flash_prod/productionfig_china_2018）這可是……一個月……中國的……產量！

現在什麼感想？！

飛機絕對是「限量版」級別的產品！！！

更「無恥」的是，這些產量是把無數小型號、改進型都加在一起的產量！由於每一架飛機都是「獨一無二」的產品，飛機研製採用的是按架次管理，用一種稱為構型管理的技術管理整個生命周期（從設計、製造到維護），精確管理到每一個零件。

飛機某零部件的設計更改會影響其他系統功能嗎？飛機上幾十萬個零部件組裝的先後順序是怎樣？飛機維護時如何知悉需要更換或保養的零部件的各種屬性？這些問題都需要靠制訂一系列科學合理的構型標識規則來解決。構型標識就是對每個零部件進行定義的過程，它是飛機設計的基礎工作，構型標識的合理與否深深影響著後續的每一項工作。「比如設計時我們要知道零部件與上下級的關係、何時凍結建立基線等，生產時我們要知道它的裝配順序，維護時我們要知道它的供應商、產地、生產批次、尺寸、型號等信息，這些都離不開構型標識工作」。例如，C919立項伊始，中國商飛公司就成立了以公司領導牽頭的，由項目部門、適航部門、質量部門、供應商管理部門等相關部門組成的構型管理委員會，旨在加強C919構型管理工作，提高構型管理效率。上飛院也相應成立了C919構型控制委員會。（資料來源：http://www.comac.cc/xw/jcxx/sfy/201212/18/t20121218_608387.shtml）

一般來說，飛機的主要結構件（不包括緊固件和外購消耗件）都是有專門的件號、序號的，可以查到安裝在哪架飛機上，這也是空難能確定飛機殘骸屬於哪架飛機的鐵證。

想想看，以波音787為例，其零部件超過230萬個，這是一項什麼級別的工作？！（數據來源： http://baijiahao.baidu.com/s?id=1593442440806502488&wfr=spider&for=pc）。

所以說，限量版的結果就是：貴！！！

這個貴是由很多因素造成的，比如，材料貴！海量零部件製造成本貴！製造零部件需要大量專用工藝裝備造成的成本貴（批量小無法攤薄到每架飛機上）！部分先進位造設備貴！

汽車也用到很多工裝、機器人，但是由於天量的產量，所以把成本攤薄了！但是一般汽車的盈利點在10萬輛！飛機……突破記錄的737也才1萬架！

所以飛機批量小的特點，加上飛機結構特點，給飛機的製造帶來無以倫比的挑戰！

這次內容就到這裡，謝謝大家！有什麼問題嗎？

同學甲：請問國產幹線飛機C919和剛創造記錄的737MAX這一型號比，有什麼優勢呢？因為網上很多說法是除了價格，不可能有什麼優勢。

艾倫院士：呵呵！優勢很難講，一個正在研發的產品和成熟的產品還沒法客觀的比較。所以網上的比較根本不可能客觀。因為正在研發的產品有無限可能，而737的產品已經成熟。不過結合這次課的內容，倒可以簡單說一下C919的可能優勢。

我們知道飛機批量少的特點，這就決定了大量的工藝裝備成本巨大，所以每一個飛機的結構平台都不希望大改，商用飛機尤其如此！所以看看737和A320，儘管型號改進，但是更多的是升級發動機、航電（特別是娛樂系統）等等，很少對外形、結構尺寸做大的修改。這樣可以最大程度的沿用以前的工藝裝備，間接的降低成本！所以737無論怎麼改進，結構上的底子還是幾十年前的東西，在沒榨乾最後的價值之前，波音是不會大改的！C919是全新的設計，儘管有一些負面的說法，但是至少在設計之初就可能吸收這幾十年新的技術，這是919最大的優勢之一！這種後發優勢是不可避免的，比如A320比737寬了一點，增加了旅客舒適性，而C919又比A320寬了一點！要知道旅客都喜歡胖飛機的！

C919的機頭、尾椎等部位和737、320都不一樣，倒是和787很像，應該也是有所提升的！這至少應該能節油吧！

再比如919在設計之初就考慮配套的發動機，而320這個半老徐娘，也可能升級一下，737太老了，腿短在一定程度上限制了發動機的選型。

還有翼尖小翼的設計、航電系統、電傳操縱系統……，C919可打的牌太多了！

同學甲：聽您這麼講，我感覺我們大飛機不贏都不好意思了！商飛能這麼欺負人，我就放心了！

艾倫院士：話不能這麼講！我們在設計上確實有太多可以變成優勢的地方，但是……注意這個但是！但是，沒有好的製造，全特么扯淡啊！我們在零件製造和裝配的工藝方面，還是小學生，需要改進的地方太多了！所以製造尚未成功，我輩當需努力！

另外，沒有C919，可能壓根就不會有737MAX，所以全世界民航業都應該感謝中國、感謝商飛，促進了這個量級的飛機的進步！畢竟波音可能是比intel還厲害的」牙膏廠「。

大白老師：好了！這次就說到這裡，下一期我們說一下「葛朗台」總動員！

等等！這次怎麼這麼安靜？！睡覺的同學醒醒！那個……小明同學呢？

」什麼？上黨課去了？……卧槽！……下課！